3Dプリンティングをする上で必要な工程は多く存在しますが、中でも肝要なのが、「データの作成」ではないでしょうか。3Dプリンターで希望の立体物を造形するためには、必ず「3Dデータ」が必要になります。ただ、3Dデータはそのまま3Dプリンターに流し込めるわけではなく、3DCADソフトによってそのプリンターに対応する形式に変換する必要があるのです。

本記事では、そもそも3DCADソフトとは何なのかに触れたあと、3Dデータの作成方法や、3DCADデータのメリットなどを解説します。

3Dプリンター導入や運用時に必要な3DCADソフト

3Dプリンターで立体モデルを造形するには、造形したい形状を表現した3Dデータが必要になります。

これをプリンターが対応するデータ形式に変換した上で読み込ませることで、3Dプリンターは設定に基づいたスライスデータの作成や装置の制御データの作成を行って立体モデルを造形します。

そこで必要になるのが、3DCADソフトです。これは、3Dプリンターを動かす上で非常に重要なものです。

3Dデータを作成する際の方法

3Dデータを取得する方法としては、大きく3つあります。

3DCADを使って3Dデータを生成する方法、実物から形状を3Dスキャナーで読み込む方法、フォトグラメトリーによるデータ生成する方法などです。

3DCADソフトを活用する

3Dデータを取得する方法として王道なのは、3DCADソフトを活用することです。

3DCADなどの3Dツールを使えば、自由に好きな形状の3Dデータを作成することができます。

ちなみに3DCADは、もともと機械設計などに使われるソフトウェアですが、今ではさまざまなジャンルで幅広く使用されるようになりました。

三次元の仮想空間上に、X方向、Y方向、Z方向（縦・横・奥行き）のある立体的な形状を作っていき、正確な寸法を入れることで、精密な形状をモデリングすることができます。 昨今の3DCADは、ソリッドモデルを作成し、3Dプリンターで造形するためのファイル形式にして保存を行うことが多いです。ソリッドモデルは、ある平面に基本となる形状を描き、それを押し出したり、回転させたりすることによって立体形状を作成します。

3Dスキャナーを活用する

3Dデータは、3DCADを用いて作成するのが一般的ですが、基本の設計図はないがモデル本体がある場合や、モデル本体はあるが曲面が多く寸法しにくい場合などは、最初からモデリングするよりも、3Dスキャナーによって3Dデータを取得するほうが効率的な場合もあります。

レーザーやセンサーを対象物に照射して三次元の座標データを複数取得し、その座標データをパソコンに取り込んで処理する手順です。

取得されたデータは点群データであり、そのままでは3Dプリンターで出力できないため、付属のソフトを使用してポリゴンデータに変換することで3Dデータとなります。

フォトグラメトリーを活用する

また、他にも3Dデータを取得する方法があります。スマートフォンやデジタルカメラなどで対象物を複数方向から撮影し、ソフトウェア上で合成する、フォトグラメトリーという方法です。

複数方向から撮影した画像データを基に共通する特徴点を抽出後、写真測量による方式で撮影位置を特定し、3Dデータを生成します。 もともと写真測量方式はかなり時間を要するもので一般的ではありませんでしたが、パソコンの性能アップによる計算速度の向上で、新しい技法として浸透し始めているのです。

3DCADデータのメリット

3DCADデータを活用するメリットは多くあります。
例えば、視覚的に認識しやすかったり、複雑な形状のデザイン設計がしやすかったりする点が挙げられるため、各々について詳しく確認していきましょう。

視覚的にわかりやすい

例えば、2DCADで作成された図面は、投影図から立体を想像しなければいけなく、読図能力、いわゆる「図面を読む能力」が必要になります。
簡単な図面であればまだしも、複雑な図面を理解するには、知識や経験が必要になるのです。

ところが、3DCADは実体そのものであるため、誰が見ても一目瞭然となります。
また、3DCADはパソコン画面上で回転させることもできるため、あらゆる角度から形状を確認できるという点で、メリットが大きいでしょう。

体積・表面積・質量・重心などの情報が得られる

2DCADの場合は内部的に二次元データを、3DCADの場合は内部的に三次元データを扱います。3DCADはパソコンでモデルを表示する際、陰影などをつけることで三次元的な表示や操作を可能としているのです。

表示や操作だけではなく、3DCADでは三次元データを正確に表現することが可能であり、それによって立体同士の和、差、積などの集合演算が可能になります。 そのため、3Dモデルの体積や表面積、質量、重心などの情報が容易に得られるのも、3DCADのメリットと言えるでしょう。

複雑な形状や曲面などのデザイン設計がしやすい

3DCADは、複雑な形状の3Dモデルの設計が容易にできるというメリットがあります。
2DCADで設計したプロトタイプを完成後に組み立てようとすると、部品同士が干渉してうまく組み立てられないといったことが起こりやすいのに対して、3DCADを使った設計では、複雑な形状のモデリングに加え、隣接する部品同士の干渉の有無や部品の強度などをソフトウェア上で確認できるため、設計や開発をスムーズに進めることができるのです。

試作品が簡単に作成できる

3DCADおよび3Dプリンターの普及に伴い、プロトタイプの作製方法が劇的に変化しています。
従来のプロトタイプの作製方法は、プロトタイプの2D図面を受け取った加工業者が加工方法を検討し、必要に応じて加工データを作成してから工作機械にて実際の加工に取りかかっていました。

ところが、3DCADおよび3Dプリンターが普及したことにより、3DCADから出力したデータを最適な3Dプリンターに読み込ませ造形することで、工程を大幅にカットでき、素早くプロトタイプを製作できるようになったのです。

3DCADデータのデメリット

そんな3DCADデータにはデメリットが存在しないかと言うとそうではありませんが、強いて挙げるとすれば、2D環境の取引先とのやり取りの効率が落ちることや、2D図面に慣れた人にとっては慣れるまでに時間がかかるといったことでしょう。
また、高度な機能を搭載しているため、メモリの大きなハイスペックなパソコンが必要になるという点も、人によってはデメリットに感じるかもしれません。

それでも、ビジネスを加速させるための3DCADの導入は、やはりメリットのほうが上回ると言って良いでしょう。

3Dデータ取得を、日本3Dプリンター株式会社がお手伝いいたします！

3Dデータを取得する方法や、3DCADのメリットなどをお伝えしてまいりましたが、3Dデータをはじめて扱う、まだそれほど慣れていない、といった方にとって、今回ご紹介した内容は容易ではないかもしれません。
3Dデータを取得して活用したいけれどそのノウハウが無いとお悩みの場合は、ぜひ、日本3Dプリンター株式会社にご相談ください。
日本3Dプリンター株式会社では、三次元測定可能なさまざまなスキャナーを保有しており、多くの経験から、貴社が3Dデータ化を求める対象に最適な機種で三次元データを取得いたします。

保有しているすべての機種を実際に使用した上でその特徴を把握している専任のスタッフがデータ取得を担当させていただきますので、どうぞお気軽にお問い合わせください。